JPH0676792B2 - 可変容量形ポンプの容量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可変容量形ポンプの容量制御装置、詳しくは吐
出量を調整する可変制御要素と該可変制御要素の変位量
を調整する操作プランジャを備えた可変容量形ポンプの
容量制御装置に関する。

（従来の技術） 従来可変容量形ポンプの容量制御を電気サーボ弁や電気
−液圧サーボ弁を用いて遠隔操作するものゝ他、実開昭
55−180084号公報に示されているように、可変制御要素
に両ロッド形式の操作シリンダと電磁切換弁とを用い、
オン・オフフィードバッグ制御により容量制御を遠隔操
作するようにしたものが知られている。

このオン・オフフィードバック制御を行なう従来例は、
第２図に示した如く、可変容量形ポンプ（Ｐ）に、その
可変制御要素を制御する両ロッドの操作シリンダ（Ｃ）
を設けて、このシリンダ（Ｃ）の両入口ポート（P₁）
（P₂）に、絞り弁（Ａ）（Ａ）と逆止弁（Ｂ）（Ｂ）の
並列回路を介して３位置４ポートの電磁切換弁（Ｖ）を
接続し、前記出入口ポート（P₁）（P₂）を、前記切換弁
（Ｖ）を介してタンク（Ｔ）と前記ポンプ（Ｐ）の吐出
ライン（Ｄ）との一方に切換えるように構成すると共
に、前記シリンダ（Ｃ）のロッドの変位量を検出するポ
テンショメータ（Ｅ）と、このポテンショメータ（Ｅ）
の変位信号と指令信号部（Ｆ）からの指令信号とを受け
て比較演算する加減算器（Ｇ）と、不感帯をもつ関数回
路（Ｈ）及びドライブ回路（Ｊ）とを設け、このドライ
ブ回路（Ｊ）の出力側を前記切換弁（Ｖ）の各ソレノイ
ド（SOLA）（SOLB）に接続する如く成したものである。

しかして、前記指令信号部（Ｆ）でセットされた指令信
号が出力されると、この指令信号と前記ポテンショメー
タ（Ｅ）からの変位信号とが比較され、これら各信号の
信号差が、許容誤差をもとに前記関数回路（Ｈ）で設定
する不感帯幅を越えたとき、その信号の極性に応じてプ
ラス又はマイナスの出力信号を出力し、前記ドライブ回
路（Ｊ）を介して、前記切換弁（Ｖ）のソレノイド（SO
LA）（SOLB）の一方を励磁し、前記操作シリンダ（Ｃ）
における出入口ポート（P₁）（P₂）の一方を、吐出ライ
ン（Ｄ）に連通させ、前記可変制御要素の位置を制御す
ることができるのである。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明した従来例によると、サーボ弁を用いていない
から、流量損失がなく、メンテナンスも容易に行なえる
のであるが、電磁切換弁（Ｖ）のオン・オフ動作により
可変制御要素の位置を設定しようとするものであるか
ら、位置精度を向上するには、従来例のように絞り弁
（Ａ）（Ａ）を用い、前記操作シリンダ（Ｃ）の各出入
口ポート（P₁）（P₂）への通路を絞る必要があるが、前
記絞り弁（Ａ）（Ａ）による絞りは、目標値に近づくに
つれて変化するものでなく、一定の絞り量に設定される
のであるから、絞り量を大にすると応答性が悪くなる問
題が生じ、絞り量を小にすると精度が出ない問題が生ず
るのである。

また、前記した如く前記可変制御要素の制御を、前記電
磁切換弁（Ｖ）によるオン・オフフィードバッグ制御で
行なうから、不感帯をもつ関数回路（Ｈ）を設け、入力
信号が不感帯幅を越えたときに出力信号を出力するよう
に制御する必要があって、このために精度が悪くなる問
題が生ずるのであり、更に、圧力制御はリリーフ弁
（Ｌ）で行なうだけであって、最小流量で圧力補償する
PC制御（プレッシャコンペンセータコントロール）が行
なえないから、動力損失の問題もあるのである。

本発明の目的は、電流値に比例して動作する比例ソレノ
イドをもった第１及び第２比例制御弁と圧力制御弁とを
用い、可変容量形ポンプの吐出量を連続的に、かつ、高
精度で遠隔制御ができ、しかも、負荷に対応した圧力補
償制御（PC制御）も行なえるようにしたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記した問題点を解決するために、第１図に
示した如く流量検出器（52）と、流量指令信号を出力す
る流量指令器（51）と前記流量検出器（52）からの流量
検出信号と前記指令器（51）からの流量指令信号とを比
較演算する減算回路（53）と、圧力指令信号を出力する
圧力指令器（61）とを備える一方、 前記減算回路（53）から出力する電流値に比例して動作
する比例ソレノイド（21）をもち、前記操作プランジャ
（６）の背面室（6a）に通ずる制御通路（24）を、タン
クライン（25）と吐出圧力が作用する圧力ライン（26）
との一方に切換えると共に、前記圧力ライン（26）との
開口量を調整して流量制御を行う第１比例制御弁（20）
と、 前記制御ライン（24）の途中に介装され、一側に吐出圧
力を作用させ、他側に前記吐出圧力に対抗するばね（4
3）をもつ圧力制御弁（40）であって、この圧力制御弁
（40）から前記プランジャ背面室（6a）に至る制御通路
（24a）を、前記圧力ライン（26）及び前記ばね（43）
のばね室（41）に連通する作用通路（46）と、前記第１
比例制御弁（20）から前記圧力制御弁（40）に至る制御
通路（24b）との一方に切換え、前記作用通路（46）へ
の切換えで最小吐出流量で圧力補償を可能にする圧力制
御弁（40）と、 前記ばね室（41）とタンク（Ｔ）への開放通路（42）に
開閉可能に介装され、前記圧力指令器（61）から出力す
る電流値に比例して動作する比例ソレノイド（31）をも
ち、前記ポンプの圧力が圧力指令器（61）で設定する設
定圧力以上になったとき開動作して、前記開放通路（4
2）を所定角度で前記タンク（Ｔ）に開放する第２比例
制御弁（30）とを備えていることを特徴とするものであ
る。

（作用） 流量指令器（51）から出力される流量指令信号と流量検
出器（52）から出力される流量検出信号とが比較演算さ
れて減算回路（53）から出力される電流値に比例して動
作する比例ソレノイド（21）をもつ前記第１比例制御弁
（20）が動作して操作プランジャ（６）を作動させ、可
変制御要素（２）の変位量を調整するのであって、前記
第１比例制御弁（20）による制御通路（24）の圧力ライ
ン（26）への開口量は、前記指令器（51）で設定する目
標値に対応した開口量に制御されるのであって、目標値
に対する前記可変制御要素の位置設定は応答性よく高精
度に行なえるのである。

そして、前記ポンプの圧力が圧力指令器（61）で設定す
る設定圧力以上になったとき、前記圧力制御弁（40）が
動作してPC制御を行なうことができるのである。

（実施例） 第１図に示した可変容量形ポンプ（１）は、吐出量を調
整する可変制御要素として斜板（２）を用いた斜板式ア
キシアルピストンポンプであって、このポンプ（１）
は、主軸（３）とこの主軸（３）にスプライン結合され
る複数のピストン（4a）をもったシリンダブロック
（４）を備え、前記ピストン（4a）の頭部を前記斜板
（２）に摺接させると共に、前記シリンダブロック
（４）の一側方に前記斜板（２）に接当し、該斜板
（２）の変位量（傾斜角）を、スプリング（５）に抗し
て中立方向に調整する操作プランジャ（６）を配設して
いる。

また、前記ポンプ（１）の吐出通路（７）には切換弁
（８）（９）（10）を介して流体モータ（11）とシリン
ダ（12）（13）を接続しており、前記ポンプ（１）との
間に開回路を形成し、前記斜板（２）の傾斜角の調整に
より吐出量を調整して、前記モータ（11）及びシリンダ
（12）（13）の速度制御を行なうようにしている。

しかして、第１図に示したものは、以上の如く構成する
可変容量形ポンプにおける前記斜板（２）の制御を、後
記する流量指令器（51）から出力される流量指令信号と
流量検出器（52）から出力される流量検出信号とを比較
演算する、減算回路（53）から出力する電流値に比例し
て動作する比例ソレノイド（21）をもち、吐出流量を制
御する第１比例制御弁（20）と、後記する圧力指令器
（61）から出力する電流値に比例して動作する比例ソレ
ノイド（31）をもった第２比例制御弁（32）と、この第
２比例制御弁（30）の動作で作動し吐出圧力を制御する
圧力制御弁（40）とを用いて行なう如く成したものであ
る。

前記第１比例制御弁（20）は、前記比例ソレノイド（2
1）と、この比例ソレノイド（21）の可動鉄芯に連動し
て往復動するスプール（22）と、このスプール（22）を
中立位置に維持するスプリング（23）とを備え、前記操
作プランジャ（６）の背面室（6a）に通ずる制御通路
（24）を、タンクライン（25）と、前記吐出通路（７）
に連通し吐出圧力が作用する圧力ライン（26）との一方
に切換え、かつ、前記圧力ライン（26）との開口量を所
定開口量に制御する如く成すのであって、この第１比例
制御弁（20）の動作により前記操作プランジャ（６）を
制御して前記斜板（２）を最大傾斜位置から中立位置ま
で、その傾斜角を調整し、吐出流量を制御するのであ
る。

また、前記第２比例制御弁（30）は、前記比例ソレノイ
ド（31）とこの比例ソレノイド（31）の可動鉄芯と連動
して閉動作するポペット形弁体（32）とを備え、この弁
体（32）を次に説明する圧力制御弁（40）におけるばね
室（41）のタンク（Ｔ）への開放通路（42）に介装し、
前記弁体（32）の開動作により前記圧力制御弁（40）を
作動させる如く成すのである。即ち、前記比例ソレノイ
ド（31）に所定の電流値を印加することによりこの電流
値に比例した前記弁体（32）の閉鎖力を発生させるので
あり、この閉鎖力を前記開放通路（42）を介して吐出圧
力に対抗させ、吐出圧力が前記閉鎖力に打勝つとき、前
記弁体（32）を開動作させて前記開放通路（42）をタン
ク（Ｔ）に開放し、前記圧力制御弁（40）を作動させる
のである。

また、前記圧力制御弁（40）は、前記圧力ライン（26）
に連通して一側に吐出圧力を作用させ、他側に前記吐出
圧力による押圧力に対抗するばね（43）を配設したスプ
ール（44）と、このスプール（44）の吐出圧力作用側と
前記ばね（43）を配設したばね室（41）とを連通し、中
間に絞り（45）を介装した作用通路（46）とを備えてお
り、前記スプール（44）が前記ばね（43）に抗して移動
するとき、即ち、前記第２比例制御弁（30）の弁体（3
2）が開動作して、前記スプール（44）の前後に差圧が
生じ、この差圧で前記スプール（44）が移動するとき、
前記操作プランジャ（６）の背面室（6a）を圧力ライン
（26）に連通させるのであって、この連通により前記斜
板（２）を中立位置に強制的に変位させ、最小吐出流量
で圧力補償を行なう所謂PC制御が可能となるのである。

第１図に示したものは、前記圧力制御弁（40）のスプー
ル（44）を、３ランド形式として前記制御通路（24）の
途中に介装し、前記圧力弁制御弁（40）から前記プラン
ジャ背面室（6a）に至る制御通路（24a）（以下制御通
路の二次側という）を、前記圧力ライン（26）及び前記
通路（46）における前記絞り（45）に対しばね室（41）
とは反対側（一次側）の作用通路（46）と、前記第１比
例制御弁（20）から前記圧力制御弁（40）に至る制御通
路（24b）（以下制御通路の一次側という）との一方に
切換えできるように構成しており、前記第２比例制御弁
（30）の弁体（32）が閉動作しているとき、前記制御通
路（24）の二次側（24a）は一次側（24b）と連通し、前
記第１比例制御弁（20）のもとに流量が制御され、ま
た、前記第２比例制御弁（30）の弁体（32）が開動作す
ることにより前記圧力制御弁（40）のスプール（44）が
ばね（43）に抗して移動し、前記制御通路（24）の二次
側（24a）が前記作用通路（46）を介して圧力ライン（2
6）に連通し、前記した圧力制御が行なわれるのであ
る。

次に以上の如く構成する第１及び第２比例制御弁（20）
（30）の制御手段を説明する。

先ず、第１比例制御弁（20）の制御手段は、流量指令信
号を出力する流量指令器（51）と、前記斜板（２）の位
置を検出する主として差動トランスから成る流量検出器
（52）と、この流量検出器（52）からの流量検出信号と
前記指令器（51）からの流量指令信号とを比較演算する
増幅器（53a）をもった減算回路（53）とによって構成
するのであって、前記減算回路（53）から出力する出力
信号をもとに前記比例ソレノイド（21）に所定の電流値
を印加し、この電流値に比例した開度で前記第１比例制
御弁（20）を作動させ、前記斜板（２）の傾斜角を制御
するのであって、この制御は前記流量検出器（52）から
の流量検出信号をもとに行なうネガティブフィードバッ
ク制御であって、前記指令器（51）で設定する目標値に
精度よく制御できるのである。

また、前記第２比例制御弁（30）の制御手段は、圧力指
令信号を出力する圧力指令器（61）により構成するので
あって、前記比例ソレノイド（31）に、前記指令器（6
1）から出力する出力信号をもとに所定の電流値を印加
し、この電流値に比例した閉鎖力で前記第２比例制御弁
（30）の弁体（32）を閉動作させ如く成すのである。

尚、第１図において、前記シリンダ（13）にポテンショ
メータ（54）を設けて、ロッド（13a）の速度を検出
し、この速度情報を前記流量指令器（51）の出力側に設
ける減算回路（55）に入力させており、また、前記圧力
ライン（26）に圧力検出器（62）を設けて、この検出器
（62）により検出する吐出圧力情報を、前記圧力指令器
（61）の出力側に設ける減算回路（63）に入力させてい
る。

また、第１図において（14）は前記吐出通路（７）に接
続するサージカットバルブで、そのばね室側を前記作用
通路（46）における絞り（45）の二次側と連通させてお
り、PC制御時におけるサージ圧をカットする如く成して
いる。

次に以上の如く構成する容量制御装置の作動を説明す
る。

流体モータ（11）やシリンダ（12）（13）の作動サイク
ルから、これらアクチュエータが必要とするポンプ
（１）の吐出流量を経時的に設定し、これを前記流量指
令器（51）に予めセットし、このセットに応じて所定の
流量指令信号が経時変化と共に出力する如く成すのであ
る。

第１図に示した状態は、斜板（２）が中立に位置して吐
出流量が最小流量になっている。

この場合、前記流量指令器（51）で設定する吐出流量の
目標値は最小となっており、又流量検出器（51）からの
流量検出信号も小さくなっており、従って、前記減算回
路（53）から出力される出力信号は、前記比例ソレノイ
ド（21）に印加される電流値を、前記第１比例制御弁
（20）のスプール（22）がスプリング（23）に抗して、
制御通路（24）の圧力をスプリング（５）に抗して斜板
（２）を中立に保持するに必要な圧力とする如き制御位
置にするための電流値とする値になる。

この状態で流量指令器（51）から流量増大の指令信号が
出力されると、前記流量検出信号は小さいので、前記減
算回路（53）から出力される出力信号が大きく、即ち、
前記流量検出信号との信号差が大きくなり、前記比例ソ
レノイド（21）に印加される電流値が大きくなって前記
スプール（22）が左動し、前記制御通路（24）の圧力ラ
イン（26）への開口量が減少し、他方タンクライン（2
5）への開口量が増大し前記斜板（２）が第１図の中立
位置から最大傾斜方向へ傾動するのである。

以上の如く前記開口量は、電流値の変化に伴ない連続的
に絞られるものであり、また、目標値に対応した開口量
に制御されるから応答性良好に吐出量の制御が行なえる
のであり、また、制御系に不感帯を設ける必要がないか
ら高精度に吐出量の制御が行なえるのである。

即ち、流量指令器（51）から出力される流量指令信号
と、流量検出器（52）から出力される流量検出信号とが
比較演算されて減算回路（53）から出力される電流値
を、前記比例ソレノイド（21）に印加させ、この比例ソ
レノイド（21）に印加する電流値に比例して斜板（２）
の位置を設定できるので、換言すると、前記流量指令器
（51）で設定する流量指令に基づいて前記斜板（２）の
位置を設定できるので、正確に吐出量の制御が行なえる
のである。

また、斯くの如き吐出流量の制御で、前記アクチュエー
タは所望の動作に制御できるのであるが、前記アクチュ
エータの動作終了位置など負荷側圧力が高くなり、圧力
指令器（61）で設定する設定圧力以上になると、前記第
２比例制御弁（30）の弁体（32）が開動作し、前記圧力
制御弁（40）を作動させ、前記制御通路（24）を圧力ラ
イン（26）に連通させて、前記斜板（２）を中立位置に
制御するのであって、最小流量で圧力補償を行なえるの
である。

以上説明した実施例は、流量検出器（52）として作動ト
ランスを用い前記斜板（２）の位置を検出することによ
り間接的に流量検出を行なっているが、前記吐出通路
（７）に流量検出センサーを配設して直接流量を検出し
てもよいし、また、第１図に示したように、例えば前記
シリンダ（13）の速度をもとに流量検出を行なう如く成
してもよい。

また、斜板（２）を用いた斜板式アキシアルピストンポ
ンプの他、斜軸式アキシアルピストンポンプでもよい
し、その他カムリングを用いたベーンポンプでもよい。

（発明の効果） 本発明は以上の如く電流値に比例して動作する比例ソレ
ノイド（21）をもった第１比例制御弁（20）を用いて吐
出流量の制御を行なうものであるから、従来例の如く電
磁切換弁（Ｖ）の他に絞り弁（Ａ）を用いる必要がな
く、しかも、前記第１比例制御弁（20）により制御する
制御通路（24）の圧力ライン（26）への開口量は、流量
指令器（51）でセットする目標値に対応した開口量に制
御され、この開口量をもとに前記操作プランジャ（６）
を作動させるのであるから、従来例に比較してその応答
性を良好にできるし、また、不感体を設けて制御するも
のでないから、高精度に制御できるのである。

その上、電流値に比例して動作する比例ソレノイド（3
1）をもった第２比例制御弁（30）と圧力制御弁（40）
とにより最小の吐出流量で圧力補償する所謂PC制御もで
きるのであって、負荷に対応した吐出圧力のもとにPC制
御が行なえ前記ポンプ（１）の動力損失を最小にできる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す流体及び電気回路図、第
２図は従来例の説明図である。 （１）……ポンプ （２）……斜板（可変制御要素） （６）……操作プランジャ （6a）……背面室 （20）……第１比例制御弁 （21）……比例ソレノイド （24）……制御通路 （25）……タンクライン （26）……圧力ライン （30）……第２比例制御弁 （31）……比例ソレノイド （40）……圧力制御弁 （51）……流量指令器 （52）……流量検出器 （53）……減算回路 （61）……圧力指令器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吐出量を調整する可変制御要素（２）と該
   可変制御要素（２）の変位量をを調整する操作プランジ
   ャ（６）とを備えた可変容量形ポンプの容量制御装置で
   あって、 流量検出器（52）と、流量指令信号を出力する流量指令
   器（51）と、前記流量検出器（52）からの流量検出信号
   と前記指令器（51）からの流量指令信号とを比較演算す
   る減算回路（53）と、圧力指令信号を出力する圧力指令
   器（61）とを備える一方、 前記減算回路（53）から出力する電流値に比例して動作
   する比例ソレノイド（21）をもち、前記操作プランジャ
   （６）の背面室（6a）に通ずる制御通路（24）を、タン
   クライン（25）と吐出圧力が作用する圧力ライン（26）
   との一方に切換えると共に、前記圧力ライン（26）との
   開口量を調整して流量制御を行う第１比例制御弁（20）
   と、 前記制御通路（24）の途中に介装され、一側に吐出圧力
   を作用させ、他側に前記吐出圧力に対抗するばね（43）
   をもつ圧力制御弁（40）であって、この圧力制御弁（4
   0）から前記プランジャ背面室（6a）に至る制御通路（2
   4a）を、前記圧力ライン（26）及び前記ばね（43）のば
   ね室（41）に連通する作用通路（46）と、前記第１比例
   制御弁（20）から前記圧力制御弁（40）に至る制御通路
   （24b）との一方に切り換え、前記作用通路（46）への
   切換えで最小吐出流量で圧力補償を可能にする圧力制御
   弁（40）と、 前記ばね室（41）のタンク（Ｔ）への開放通路（42）に
   開閉可能に介装され、前記圧力指令器（61）から出力す
   る電流値に比例して動作する比例ソレノイド（31）をも
   ち、前記ポンプの圧力が圧力指令器（61）で設定する設
   定圧力以上になったとき開動作して、前記開放通路（4
   2）を所定開度で前記タンク（Ｔ）に開放する第２比例
   制御弁（30）と を備えていることを特徴とする可変容量形ポンプの容量
   制御装置。